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我国研制出石墨烯超强电池 充电7秒钟续航35公里

导读: 18日,记者从中科院上海硅酸盐所获悉,该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”:充电只需7秒钟,即可续航35公里。

  18日,记者从中科院上海硅酸盐所获悉,该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的“超强电池”:充电只需7秒钟,即可续航35公里。相关研究成果已于18日发表在世界顶级期刊《科学》上。

  超级电容器,是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点,现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域。如何让超级电容器兼具高功率、高能量,长期以来科学家并没有找到理想材料。

  我国研制出石墨烯超强电池 充电7秒钟续航35公里

  为破解这一难题,中科院上海硅酸盐所联合北京大学、美国宾夕法尼亚大学展开持续攻关。黄富强研究团队最终发现,石墨烯是超级电容器电极的最佳选择。

  通过反复试验、设计、合成,黄富强研究团队发现,氮掺杂有序介孔石墨烯的性能表现最佳。不仅能实现高能量密度、高功率密度,而且还可以通过使用水基电解液,做到无毒、环保、价格低廉、安全可靠。

  据介绍,该新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆,可采用低成本制备,实现规模生产。因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势,且在快速充放方面又远远优于锂电池,因此该“超级电池”可广泛应用于现有混合电动汽车、大功率输出设备的更新换代。

  石墨烯神奇在哪?

  习近平访英时 专门参观石墨烯研究院

  石墨烯被比喻为最接近科幻名作《三体》“二向箔”的神秘物质,被预言是能改变21世纪的“神奇材料”。2010年,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫因发现石墨烯获得诺贝尔物理学奖。而我国对于石墨烯的科研也处于世界领先地位。

  据新华社报道,10月23日,国家主席习近平在访英期间,曾去参观英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院,听取了诺贝尔物理学奖获得者诺沃肖洛夫教授介绍石墨烯研究情况,参观了石墨烯产品展示和生产石墨烯的地下超净实验室。

  习近平指出,在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。中国是石墨资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一。中英在石墨烯研究领域完全可以实现“强强联合”。

  目前,石墨烯产业已被纳入国家战略布局。《中国制造2025》选择10大优势和战略产业实现重点突破,在首个重点领域技术路线图中,石墨烯材料成为前沿新材料的四大重点之一。“十三五”新能源汽车重点专项,也将石墨烯等新材料列为重点发展领域。

  独一无二的特性:强度超过钻石、导电性能极好

  石墨烯,实际就是从石墨中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。铅笔芯用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。听起来稀松平常的石墨烯,却有诸多独一无二的特性。通俗来说,目前自然界中,这东西最薄、最结实,导电性极好,在工业领域中几乎无所不能。

  石墨烯有多薄?厚度仅为普通纸张的十万分之一。它可以被无限拉伸,弯曲到很大角度不断裂,可以抵抗很高的压力,同时还有着非同寻常的导热性和导电性。它的强度强过钻石、“秒杀”钢铁,针插不进、水泼不进。

  能不能量产?我国已实现较低成本量产

  为了研究石墨烯,科学家们历经艰辛。当初在实验室获得的石墨烯片价值超过最珍贵的钻石。100平方纳米的石墨烯,就要几千欧元,肉眼都看不见。

  而经过不断探索,工业化生产石墨烯已经成功。现在,江苏常州已有一个国家级的石墨烯产业基地,聚集着50多家企业,这里的石墨烯技术具备国际一流水平。石墨烯成本价也因批量生产大大降了下来,目前一平方米石墨烯片价格在300元左右。
 

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